一种带有料管动力输送的自动供料系统的制作方法

本发明涉及建筑机器人领域，具体地，涉及一种带有料管动力输送的自动供料系统。

背景技术：

传统人工抹灰效率低，采用自动抹灰机可减少人力、提升抹灰效率，但单位时间消耗的抹灰材料随抹灰效率的增加而增加，仅凭借人工给自动抹灰机供给充足的砂浆难度较大。为配合自动抹灰机作业效率，人工给自动抹灰机上料体力消耗大，人工消耗多；另一方面，人工与自动抹灰机配合难度大，容易出现供料不准确的情况，影响自动抹灰机的作业质量；在自动供料系统通常情况下会采用无动力随动式供料管道，无动力随动式供料管道要留有一定管道长度，保证执行机构运动过程中不会因管道过短拉扯，但是管道过长，管道和管内的砂浆负载都会加在执行机构上，且在自动供料过程中还会存在管道弯曲、挤压、扭转等变形，容易发生堵塞等状况影响供料进程；在输送过程中，由于执行机构的状态的改变，导致料管长度无法适应执行机构的状态，影响执行机构操作；除外，人机近距离协作时存在安全隐患，设备智能程度低，相关的安全预警和防护手段不足。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种带有料管动力输送的自动供料系统。

为解决上述难题，本发明提供一种带有料管动力输送的自动供料系统，包括：

储料装置，用于供应具有流动性的建筑材料；

与所述储料装置连接的泵送装置，所述泵送装置为输送建筑材料提供动力，能从所述储料装置内部抽取所述建筑材料；

用于连接所述储料装置、泵送装置及外接执行机构的供料管道，使所述建筑材料由所述储料装置输送至外接执行机构；

设置于所述供料管道上的管道定型及输送装置，使所述供料管道按规定形状布置，避免出现所述供料管道弯曲、挤压、扭转变形；所述管道定型及输送装置设置动力装置，配合所述执行机构运行驱动所述供料管道向前、向后的移动，从而保证执行机构在各状态下所需所述供料管道的长度；

泵送控制装置，控制所述泵送装置供料的启停，以及测量外接执行机构的建筑材料的用量，并根据测量结果与执行机构工作效率判断当前供料是否满足供料需求，根据判断结果调节所述泵送装置的泵送效率，实现供料的精准控制。

优选地，所述管道定型及输送装置包括：

导向装置，用于对所述供料管道进行定型，使所述供料管道按照规定形状进行摆放和运动；

与所述动力装置连接的输送装置，且所述输送装置设置所述导向装置的下方，所述输送装置能沿所述供料管道长度方向作直线运动，从而带动所述供料管道进行向前、向后输送；

设置于所述导向装置外侧的夹紧装置，并夹持于所述供料管道的外壁上，用于夹紧所述供料管道，增加所述供料管道与所述输送装置的摩擦力，避免所述供料管道输送时打滑。

优选地，所述夹紧装置包括至少两个弹簧部件，所述弹簧部件对称分布于所述供料管道的外壁两侧，所述弹簧部件的伸缩方向与所述供料管道相垂直。

优选地，所述泵送控制装置包括：

供料用量测量装置，所述供料用量测量装置用于测量供料管道的流量或执行机构的供料压力、重量等数据，并将测量数据反馈至处理器；

处理器，接收所述供料用量测量装置反馈的测量数据，并对所述测量数据进行处理，并将处理结果通过通讯装置向变频器发送启停、变频指令；

通讯装置，所述通讯装置与所述处理器连接，并与所述处理器之间进行双向数据传输，将外部接收的信号和数据发送给所述处理器，同时将所述处理器处理的信号和变频指令数据发送给变频器；

变频器，所述变频器的输入端与所述通讯装置的输出端连接，所述变频器的输出端与所述泵送装置连接，接收启停信号和变频指令，并根据接收的启停信号控制所述泵送装置的启停，以及根据接收的变频指令改变所述泵送装置供料效率以适应供料用量变化。

优选地，所述供料用量测量装置包括：

设置于所述供料管道上的流量计，用于测量管道内单位时间输送建筑材料体积；

设置于执行机构的压力感应部件，用于测量建筑材料对执行机构压力，通过压力大小反映所述执行机构的建筑材料的用量；

或设置于执行机构的重量感应部件，用于测量执行机构的建筑材料的重量，通过重量大小反映所述执行机构的建筑材料的用量。

优选地，所述供料管道包括：

管道，用于连接所述泵送装置与所述储料装置，以及连接所述泵送装置与执行机构的管路，使建筑材料由所述储料装置输送至外接的所述执行机构；

设置于所述管道的出口端的第一快速接头，用于连接旋转接头；

设置于所述管道上的喉箍或管夹，用于接通或断开管路中建筑材料的流通。

优选地，带有料管动力输送的自动供料系统包括：

与所述供料管道出料口连接的旋转接头，所述旋转接头的出口端与执行机构的料管连接，用于释放所述供料管道端部连接的约束，确保所述供料管道在执行机构运动时不发生变形。

优选地，所述旋转接头包括：

旋转装置，能作旋转运动；

设置所述旋转装置一侧和/或两侧连接弯头，分别连接执行机构、所述供料管道，所述连接弯头在所述旋转装置的带动下实现旋转运动；

设置于所述旋转装置一侧和/或两侧的可拆卸式密封装置，且所述可拆卸式密封装置位于所述旋转装置与所述连接弯头之间，防止灰尘和砂浆进入所述旋转装置的内部。

优选地，所述储料装置包括：

储料容器，用于存储建筑材料；

设置于所述储料容器的搅拌装置，对所述储料容器内建筑材料进行搅拌；

与所述储料容器连通的第二快速接头，所述第二快速接头的出口端连接所述泵送装置；

用于支撑并带动所述储料容器移动的行走装置，并能自主移动至指定位置。

优选地，所述储料装置包括：设置于所述储料容器进料口上方的振筛装置，能对回收余料进行过滤，剔除大粒径杂质，避免建筑材料通过所述泵送装置时损坏泵机或堵泵。

与现有技术相比，本发明具有如下至少一种或多种的有益效果：

本发明上述系统，提升了供料效率，最大限度节省人工、提高工作效率；使外接的执行机构的建筑材料单位时间砂浆用量高于人工，可大幅提升供料效率，免除人工上料所耗费的劳动力；通过泵送控制装置可测量执行机构的所需供料用量，自动控制泵送装置的泵送效率及泵送装置的启停时机，减少材料浪费率，实现精准控制供料，降低工程造价；通过在供料管道中设置管道定型及输送装置，使供料管道按规定形状布置，避免出现管道弯曲、挤压、扭转等变形，通过动力装置配合执行机构运行从而实现供料管道向前及向后的输送，保证执行机构在各状态下所需料管长度，实现管道随执行机构无变形输送。

本发明上述系统，通过管道定型及输送系统，可以实时定量为执行机构输送所需长度的管道，这种主动定量、定向输送管道的方式，避免随动过量、随机式供管方式管道对执行机构的拖拽和冲击，减小执行机构负载量和刚性变形。

本发明上述系统，储料装置通过设置搅拌装置，改善、保持来料运输过程的工作性；进一步通过设置振筛装置，过滤过大粒径的杂质，保证建筑材料通过泵机的顺畅，减少卡泵、避免泵机损坏，确保建筑材料泵送时的顺畅。

本发明上述系统，增加作业安全性，免除人工上料的繁重劳动，免除上料所带来的人机协作；避免上料时人与抹灰机近距离作业，免除工人给抹灰机上料的负担，降低甚至避免职业病的发生。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一优选实施例的带有料管动力输送的自动供料系统的结构示意图；

图2是本发明一优选实施例的带有料管动力输送的自动供料系统的管道定型及输送装置的结构示意图；

图3是本发明一优选实施例的带有料管动力输送的自动供料系统的旋转接头的结构示意图；

图4是本发明一优选实施例的带有料管动力输送的自动供料系统的储料装置的结构示意图；

图5是本发明一应用例的带有料管动力输送的自动供料系统与自动抹灰机的连接示意图；

图6是本发明另一应用例的带有料管动力输送的自动供料系统与喷涂设备的连接示意图；

图中标记分别表示为：1为储料装置、2为泵送装置、3为泵送控制装置、4为供料管道、5为管道定型及输送装置、6为旋转接头、7为执行机构、8为自动抹灰机、9为喷涂设备、10为房间、11为墙面、101为储料容器、102为搅拌装置、103为行走装置、104为第二快速接头、105为振筛装置、501为动力装置、502为弹簧部件、503为导向装置、504为输送装置、601为旋转装置、602a、602b为连接弯头、603a、603b为可拆卸式密封装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1所示，为本发明一优选实施例的带有料管动力输送的自动供料系统的结构示意图，将该系统与外接的自动抹灰机或喷涂设备的执行机构连接，能给自动抹灰机或喷涂设备的执行机构进行自动供料。图中该系统组成包括储料装置1、泵送装置2、供料管道4、管道定型及输送装置5、泵送控制装置3及外接执行机构7。

储料装置1用于供应具有流动性的建筑材料。建筑材料可以为腻子、油漆、砂浆等流动性建筑材料。作为一优选方式，储料装置1可自主移动至指定位置。

泵送装置2为输送建筑材料提供动力，能从储料装置1内部抽取建筑材料；泵送装置2的进口端与储料装置1出料口通过供料管道4连接，泵送装置2的出口端与外接的执行机构7通过供料管道4连接。使建筑材料由储料装置1输送至外接的执行机构7，为外接的执行机构7进行自动供料。作为一优选方式，泵送装置2可以采用泵机。采用泵机直接与储料装置1连接，从储料装置1中直接吸料，省去人工卸料及装填，去除供料时人机协作中带来的安全风险。

管道定型及输送装置5套于供料管道4。具体是将供料管道4穿过管道定型及输送装置5，与泵送装置2相连接，泵送装置2通过供料管道4再与储料装置1相连接，将建筑材料从储料车泵送至外接执行机构7。通过管道定型及输送装置5使供料管道4按规定形状布置，避免出现供料管道4弯曲、挤压、扭转等变形；管道定型及输送装置5设有动力装置501，配合执行机构7运行驱动供料管道4向前、向后的输送，从而保证执行机构7在各状态下所需供料管道4的长度。

泵送控制装置3控制泵送装置2供料的启停，以及测量外接执行机构7的建筑材料的用量，并根据测量结果与执行机构工作效率判断当前供料是否满足供料需求，即由执行机构工作效率可以推算出实际建筑材料的用量(标准流量或标准存料量)。当测量结果等于标准流量或执行机构7内标准存料量时，满足供料效率，判断为满足供料需求；当测量结果大于建筑材料流量或执行机构7内标准存料量时，判断为不满足供料需求，则根据多出量通过变频器降低至匹配的供料效率；当测量结果小于建筑材料流量或执行机构中标准存料量时，判断为不满足供料需求，则通过变频器增加匹配的供料效率，实现供料的精准控制。通过泵送控制装置3测量并判断抹灰或喷涂供料所需用量，以及自动控制泵送装置2供料的启停及供料效率，彻底去除人工对自动抹灰机8供料不精准的影响，提升设备自动化程度，精确控制供料用量，保证施工质量的同时减少材料浪费。

在其他部分优选实施例中，参照图2所示，管道定型及输送装置5包括导向装置503、输送装置504及夹紧装置，供料管道4沿着导向装置503和输送装置504的导向、输送方向放置，并通过加紧装置固定在导向装置503和输送装置504之间；其中，导向装置503用于对供料管道4进行定型，使供料管道4按照规定形状进行摆放和运动，避免供料管道4管道弯曲、挤压、扭转等变形。输送装置504与动力装置501连接，且输送装置504设置导向装置503的下方，动力装置501带动输送装置504沿供料管道4长度方向作直线运动，从而带动供料管道4进行向前、向后移动。夹紧装置设置于导向装置503外侧，并夹持于供料管道4的外壁上，用于夹紧供料管道4，增加供料管道4与输送装置504的摩擦力，避免供料管道4输送时打滑。

在其他部分优选实施例中，参照图2所示，夹紧装置包括至少两个弹簧部件502，弹簧部件502对称分布于供料管道4的外壁两侧，弹簧部件502的伸缩方向与供料管道4相垂直。作为一优选方式，弹簧部件502的数量为四个，两两分别对称设置在供料管道4的两侧。

在其他部分优选实施例中，泵送控制装置包括变频器、通讯装置和供料用量测量装置；其中，

供料用量测量装置用于测量供料管道的流量或执行机构的供料压力、重量等数据，并将测量数据反馈至处理器；

处理器接收供料用量测量装置反馈的测量数据，并对测量数据进行处理，即将测量数据与标准流量或执行机构内标准存料量进行比较并作出判断，并根据判断结果通过通讯装置向变频器发送启停、变频指令；

通讯装置与处理器连接，并与处理器之间进行双向数据传输，将外部接收的信号和数据发送给处理器，同时将处理器处理的信号和变频指令数据发送给变频器；

变频器的输入端与通讯装置的输出端连接，变频器的输出端与泵送装置2连接，接收启停信号和变频指令，通过变频器控制泵送装置2的启停，以及改变泵送装置2供料效率以适应供料用量变化。

在其他部分优选实施例中，供料用量测量装置包括流量计、感应部件或重量感应部件中任一种。其中，流量计设置于供料管道4的管路中，用于测量管道内单位时间输送建筑材料体积。压力感应部件设置于执行机构7，用于测量建筑材料对执行机构7压力，通过压力大小反映执行机构7的建筑材料的用量。重量感应部件设置于执行机构7，用于测量执行机构7的建筑材料的重量，通过重量大小反映执行机构7的建筑材料的用量。

在其他部分优选实施例中，参照图1所示，供料管道4包括管道、第一快速接头和喉箍或管夹，其中，第一节管道的一端与储料装置1出料口连接，另一端与泵送装置2进料口连接；第二节管道的一端与泵送装置2出料口连接，另一端与执行机构7的料管连接，将建筑材料从储料装置1输送至外接的执行机构7。在管道上设置喉箍或管夹，用于接通或断开管路中建筑材料的流通。第二节管道的出口端设置第一快速接头，用于连接旋转接头6，并保证连接密封性。

在其他部分优选实施例中，参照图1所示，带有料管动力输送的自动供料系统包括：与供料管道4出料口连接的旋转接头6。旋转接头6的出口端与执行机构7的料管连接，用于释放供料管道4端部连接的约束，确保供料管道4在执行机构7运动时不发生扭转、挤压等变形。

在其他部分优选实施例中，参照图3所示，旋转接头6由旋转装置601、两个连接弯头602a、602b和可拆卸式密封装置603a、603b组成，其中，旋转装置601能作旋转运动；在旋转装置601的两侧分别设置连接弯头602a、602b，分别用于连接执行机构7、供料管道4，在旋转装置601作旋转运动下带动两个连接弯头602a、602b同步作旋转运动，两端旋转使得约束释放更彻底；也可仅在一侧设置连接弯头，释放一端约束；可拆卸式密封装置603a、603b设置于旋转装置601一侧和/或两侧，且可拆卸式密封装置603a、603b位于旋转装置601与连接弯头之间，防止灰尘和砂浆进入旋转装置的内部。采用可拆卸式密封装置603a、603b易于拆卸，可定期更换易损密封件。

在其他部分优选实施例中，参照图4所示，储料装置1包括用于存储建筑材料的储料容器101。将拌制好砂浆倾卸至储料容器101中进行储存；在储料容器101的内部安装搅拌装置102，启动搅拌装置102，对储料容器101内部的建筑材料(砂浆)进行搅拌，避免卸入储料容器101的建筑材料搅拌不均匀影响泵送，同时在运输过程中防止砂浆离析；在储料容器101的底面设置出料口，并在出料口处设置第二快速接头104，将供料管道4通过第二快速接头104与储料容器101连通，并实现快速、密封连接。在第二快速接头104处设置阀门，仅在连接泵机后开启，平时关闭防止漏料。

行走装置103设置于储料容器101的底部，能带动储料容器101沿任意方向移动，能自主移动至指定位置，减轻人力拖动时大量体力消耗。作为一优选方式，行走装置103通过电动驱动。

在其他部分优选实施例中，参照图4所示，储料装置1进一步设有振筛装置105。振筛装置105设置于储料容器101进料口上方，可将执行机构7工作时掉落的余料回收至储料容器101时，将回收余料置于振筛装置105，过滤至储料容器101，剔除过大粒径杂质，避免砂浆通过泵机时泵机损坏或堵泵。

基于上述带有料管动力输送的自动供料系统的结构特征，下面提供一应用例将上述带有料管动力输送的自动供料系统应用于抹灰机，对房间10的墙面11进行抹灰作业，即可实现抹灰机自动供料功能。

参照图5所示，抹灰机进入作业位置，将泵机(泵送装置2)、储料装置1、管道定型及输送装置5推送至指定地点。一方面，供料管道4连接泵机吸料口及储料装置1的第二快速接头104，从储料车抽取砂浆至泵机；另一方面，供料管道4穿过管道定型及输送装置5连接泵机出料口及抹灰机执行机构上的翻转弯头旋转接头6，将储料装置1内砂浆泵送至抹灰机执行机构。通过有线或无线的方式连接泵送控制装置3及自动抹灰机8，可使两者进行通讯，供料管道4上设置流量计或抹灰执行机构设置压力、重量等感应装置。泵机处设置变频器。将感应装置、变频器与自动供料控制系统相连。

当抹灰机开始抹灰时，抹灰机与泵送控制装置3进行通讯，泵送控制装置3控制泵机启动，砂浆从储料装置1通过泵机泵送至抹灰机执行机构，抹灰机执行机构运行时，供料管道4在管道定型及输送装置5规定范围内以规定形状进行运动；在抹灰机执行机构设置压力感应部件，用于测量建筑材料对执行机构压力，通过压力大小反映执行机构7的建筑材料的用量。压力感应装置根据抹灰效率，测试供料是否足够，通过变频器调节泵机泵送效率，达到供料的精准控制。抹灰结束后，自动抹灰机给自动供料控制系统通讯，泵机停止供料。

基于上述带有料管动力输送的自动供料系统的结构特征，下面提供另一应用例将上述带有料管动力输送的自动供料系统应用于喷涂设备9，对房间10的墙面11进行喷涂作业，即可实现喷涂设备9的自动供料功能。

参照图6所示，喷涂设备9进入作业位置，将泵机(泵送装置)、储料装置1、管道定型及输送装置5推送至指定地点。一方面，供料管道4连接泵机吸料口及储料装置1快速接头，从储料车抽取砂浆至泵机；另一方面，供料管道4通过管道定型及输送装置5连接泵机出料口及喷涂设备9上的翻转弯头旋转接头6，将储料装置1内腻子、油漆、砂浆等液体建筑材料泵送至喷涂设备9喷头。通过有线或无线的方式连接泵送控制装置3及抹灰机，可使两者进行通讯，供料管上设置流量计或抹灰执行机构设置压力、重量等感应装置。泵机处设置变频器。将感应装置、变频器与自动供料控制系统相连。

当喷涂设备9开始喷涂时，喷涂设备9与泵送控制装置3通讯，泵送控制装置3控制启动泵机，建筑材料从储料装置1通过泵机泵送至喷涂设备9的执行机构7。当喷涂设备9的执行机构7运行时，供料管道4适应执行机构的运动。在喷涂设备9的执行机构7设置重量感应部件，用于测量执行机构7的建筑材料的重量，通过重量大小反映执行机构7的建筑材料的用量；重量感应部件根据喷涂效率，判断供料是否足够，根据判断结果调节变频器从而调节泵机的泵送效率，达到供料的精准控制。待喷涂结束后，喷涂设备9给泵送控制装置3发送停止泵机工作的指令，从而控制泵机停止供料。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。